DE102018211315A1

DE102018211315A1 - Verfahren zum Verschweißen von Kugeln

Info

Publication number: DE102018211315A1
Application number: DE102018211315.7A
Authority: DE
Inventors: Maik Hammer; Johann van Niekerk
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-07-09
Filing date: 2018-07-09
Publication date: 2020-01-09
Also published as: US20210237194A1; US11975399B2; CN112105478A; WO2020011476A1; CN112105478B

Abstract

Verfahren zum Verschweißen von Kugeln (1 - 5), mit folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Bauteils (6),
- Bereitstellen von mindestens zwei Kugeln (1 - 5),
- Aufsetzen mindestens einer ersten Kugel (2) der mindestens zwei Kugeln (1 - 5) auf das Bauteil (6),
- Anlegen einer elektrischen Spannung (U), derart, dass es zu einem Stromfluss durch die mindestens zwei Kugeln (1 - 5) und durch das Bauteil (6) und somit zu einem gleichzeitigen Verschweißen der mindestens zwei Kugeln (1 - 5) sowie zu einem gleichzeitigen Verschweißen der ersten Kugel (2) und des Bauteils (6) kommt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verschweißen von Kugeln gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Das Aufschweißen von Kugeln ist aus einer Vielzahl älterer Patentanmeldungen bzw. Patente bekannt, z. B. aus der DE 10 2014 218 698 B4 oder der D10 2014 202 636 B4.
Bei manchen Anwendungen ist es erforderlich, zwei oder mehr als zwei Kugeln miteinander und/oder mit einem anderen Bauteil zu verschweißen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem mehrere Kugeln in einfacher Weise und effizient verschweißt werden können.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, durch Widerstandsschweißen bzw. Elektroschweißen gleichzeitig mindestens zwei Kugeln und mindestens eine dieser Kugeln gleichzeitig mit einem weiteren Bauteil zu verschweißen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zunächst ein Bauteil und mindestens zwei Kugeln bereitgestellt. Anschließend wird mindestens eine erste dieser mindestens zwei Kugeln auf das Bauteil aufgesetzt. Anschließend wird eine elektrische Spannung angelegt, derart, dass es zu einem Stromfluss durch die mindestens zwei Kugeln und durch das Bauteil kommt. Die Spannung ist so groß, dass ein hinreichend großer Strom durch die mindestens zwei Kugeln und durch das Bauteil fließt, der zu einem gleichzeitigen Verschweißen der mindestens zwei Kugeln sowie zu einem gleichzeitigen Verschweißen zumindest der ersten der mindestens zwei Kugeln mit dem Bauteil kommt.
Versuche haben ergeben, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren qualitativ sehr hochwertige Schweißverbindungen hergestellt werden können.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ohne eine Schutzgasatmosphäre geschweißt werden. Dennoch lassen sich qualitativ sehr hochwertige Schweißverbindungen erzeugen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden mehr als zwei Kugeln verwendet und dabei gleichzeitig mindestens zwei der mehr als zwei Kugeln mit dem Bauteil und ebenfalls gleichzeitig mindestens zwei der mehr als zwei Kugeln miteinander verschweißt. Auf diese Weise lassen sich komplexe Kugelverbindungen in einem einzigen Schweißvorgang herstellen.
Für die Herstellung von Schweißverbindungen mit zwei oder mehr als zwei Kugeln ist es von Vorteil, wenn eine Halteeinrichtung verwendet wird, mit der während des Verschweißens einzelne oder alle verwendeten Kugeln relativ zueinander gehalten werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass mittels einer derartigen Halteeinrichtung mindestens zwei der mehreren Kugeln relativ zueinander gehalten werden.
Wenn die zwei oder mehr als zwei Kugeln in einer Reihe hintereinander angeordnet und miteinander verschweißt werden sollen, kann beispielsweise eine rohrförmige Halteeinrichtung zum Einsatz kommen. Wenn alle Kugeln denselben Durchmesser haben kann ein Rohr verwendet werden, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser der Kugeln entspricht oder nur unwesentlich größer ist. Auf diese Weise können mehrere Kugeln äußerst präzise in einer Reihe hintereinander platziert werden. Dabei berühren aufeinanderfolgende Kugeln einander.
Alternativ oder ergänzend dazu kann eine ringförmige Halteeinrichtung verwendet werden. Die ringförmige Halteeinrichtung kann an das Bauteil angelegt werden. Mindestens zwei der verwendeten Kugeln liegen an einer Innenseite der ringförmigen Halteeinrichtung an. Eine weitere Kugel kann auf den mindestens zwei Kugeln, die an der Innenseite der ringförmigen Halteeinrichtung und an dem Bauteil anliegen, anliegen bzw. aufliegen.
Vorzugsweise wird eine Halteeinrichtung verwendet, die zumindest an einer Innenseite aus einem elektrisch nichtleitenden oder elektrisch isolierenden Material besteht oder die vollständig aus einem elektrischen nichtleitenden oder elektrisch isolierenden Material besteht.
Wenn eine rohrförmige Halteeinrichtung zum Einsatz kommt, sollte diese vorzugsweise ebenfalls zumindest an ihrer Rohrinnenseite oder vollständig aus einem elektrisch nichtleitenden oder elektrisch isolierenden Material bestehen.
Nach einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die mindestens zwei Kugeln während des Verschweißens mittels einer Schweißelektrode gegen das Bauteil gedrückt werden.
Versuche haben ergeben, dass sich qualitativ sehr hochwertige Schweißverbindungen mit Stahlkugeln herstellen lassen. Das verwendete Bauteil kann vorzugsweise ebenfalls aus Stahl bestehen. Der zum Verschweißen verwendete elektrische Strom kann beispielsweise ein Gleichstrom sein.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel, bei dem insgesamt fünf Kugeln verschweißt werden; und
2 ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Kugeln verschweißt werden.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem insgesamt fünf Kugeln 1, 2, 3, 4, 5 verwendet werden. Die Kugeln 1, 2, 3, 4 werden zunächst auf ein Bauteil 6 gelegt. Mittels eines Halterings 7, der aus einem elektrisch nicht leitenden Material besteht, werden die Kugeln 1 - 4 in einem gleichmäßigen Winkelabstand voneinander gehalten. In eine durch die Kugeln 1, 2, 3, 4 gebildete Mulde wird die Kugel 5 gelegt. Anschließend wird an die Kugel 5 eine erste Schweißelektrode 8 und an eine Unterseite des Bauteils 6 eine Schweißelektrode 9 angesetzt. Die Kugeln 1 - 5 und das Bauteil 6 sind aus einem elektrisch leitenden Material. Durch Anlegen einer Spannung U, welche von einem Schweißgerät 10 erzeugt wird, wird ein Stromfluss von der Elektrode 8 über die Kugel 5 und weiter über die Kugeln 1 - 4, das Bauteil 6 und die Elektrode 9 erzeugt. Die Spannung U ist so groß, dass der sich daraus ergebende elektrische Strom zu einem teilweisen Aufschmelzen der Kugeln 1 - 5 an ihren Berührstellen und zu einem teilweisen Aufschmelzen der Kugeln 1 - 4 an ihren Berührstellen mit dem Bauteil 6 führt. Dadurch kommt es also zu einem Verschweißen der Kugeln 1 - 4 mit der Kugel 5 und ferner gleichzeitig zu einem Verschweißen der Kugeln 1 - 4 mit dem Bauteil 6. Nach dem Verschweißen kann der Haltering 7 entfernt werden.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem gleichzeitig zwei Kugeln 1, 2 und die Kugel 2 zusätzlich mit dem Bauteil 6 verschweißt werden. Um vor dem Verschweißen ein exaktes Ausrichten der Kugeln 1, 2 zu erreichen, wird eine rohrförmige Halteeinrichtung 7a verwendet. Der Innendurchmesser der rohrförmigen Halteeinrichtung 7a entspricht im Wesentlichen den Außendurchmesser der beiden Kugeln. Durch Einschalten des Schweißgeräts 10, d. h. durch Erzeugen einer Schweißspannung U kommt es zu einem Stromfluss zwischen der ersten Schweißelektrode 8, der Kugel 1 und von der Kugel 1 über die Kugel 2 in das Bauteil 6 und vom Bauteil 6 in die zweite Schweißelektrode 9.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014218698 B4 [0002]

Claims

Verfahren zum Verschweißen von Kugeln (1 - 5), mit folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Bauteils (6), - Bereitstellen von mindestens zwei Kugeln (1 - 5), - Aufsetzen mindestens einer ersten Kugel (2) der mindestens zwei Kugeln (1 - 5) auf das Bauteil (6), - Anlegen einer elektrischen Spannung (U), derart, dass es zu einem Stromfluss durch die mindestens zwei Kugeln (1 - 5) und durch das Bauteil (6) und somit zu einem gleichzeitigen Verschweißen der mindestens zwei Kugeln (1 - 5) sowie zu einem gleichzeitigen Verschweißen der ersten Kugel (2) und des Bauteils (6) kommt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schweißens ohne Schutzgasatmosphäre geschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Kugeln (1 - 5) verwendet werden und gleichzeitig mindestens zwei der Kugeln (1 - 4) mit dem Bauteil (6) und ebenfalls gleichzeitig mindestens zwei der Kugeln (1, 5; 2, 5; 3, 5; 4, 5) miteinander verschweißt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halteeinrichtung (7, 7a) verwendet wird, mit der während des Verschweißens mindestens zwei der mehreren Kugeln (1 - 5) relativ zueinander gehalten werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Kugeln (1 - 5) in eine rohförmige Halteeinrichtung (7a) eingebracht werden, wobei die mindestens zwei Kugeln (1 - 5) in einer Reihe hintereinander angeordnet sind und aufeinanderfolgende Kugeln (1, 2) einander berühren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine ringförmige Halteeinrichtung (7) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Halteeinrichtung (7) an das Bauteil (6) angelegt wird und mindestens zwei der Kugeln (1 - 4) an einer Innenseite der ringförmigen Halteeinrichtung (7) und an dem Bauteil (6) anliegen und mindestens eine weitere Kugel (5) auf den mindestens zwei Kugeln (1 - 4), die an der Innenseite der ringförmigen Halteeinrichtung (7) und an dem Bauteil (6) anliegen, anliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halteeinrichtung (7, 7a) verwendet wird, die zumindest an einer Innenseite oder die vollständig aus einem elektrisch nichtleitenden oder elektrisch isolierenden Material besteht.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Halteeinrichtung (7a) zumindest an ihrer Rohrinnenseite oder vollständig aus einem elektrisch nichtleitenden oder elektrisch isolierenden Material besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Kugeln (1 - 5) während des Verschweißens mittels einer Schweißelektrode (8) gegen das Bauteil (6) gedrückt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Kugeln Stahlkugeln sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (6) ein Stahlbauteil ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spannung, mit der der Schweißstrom erzeugt wird, eine Gleichspannung ist.